[发明专利]聚环氧衣康酸、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚环氧衣康酸、其制备方法及其应用，特别是聚环氧衣康酸、其制备方法及其在水处理方面的应用。

技术背景

聚环氧琥珀酸(PESA)是20世纪90年代初美国Betz实验室首先开发出来的一种无磷，非氮结构的“绿色”水处理药剂，其开发突破传统基团简单搭配，组合的的思路，在聚合物分子中插入氧原子而使其阻碳酸钙垢性能大大优于PBTCA、HEDP、聚丙烯酸类等聚合物，并能生物降解。

聚环氧衣康酸及其盐是一种在分子中插入-O-C-C-O-基团，具有与PESA类似结构的新型的阻垢剂，分散剂，除垢剂。可以用于工业循环水处理中作为阻垢剂，分散剂，在洗涤剂、清洗剂、去垢剂中作为金属离子螯合剂。聚环氧衣康酸及其盐除具有很好的性能外，由于分子中含-O-C-C-O-基团，从而能被微生物降解，属于绿色化学品。关于聚环氧衣康酸、其制备方法及其应用还没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚环氧衣康酸。

本发明的另一个目的在于提供一种聚环氧衣康酸的制备方法。用该方法合成的聚环氧衣康酸及其盐产品可以直接用于工业

循环水处理和合成洗涤剂、清洗剂、去垢剂中。

本发明的再一个目的在于将聚环氧衣康酸用于工业循环水处理和合成洗涤剂、清洗剂、去垢剂中。

为达到上述目的，本发明提供了一种聚环氧衣康酸，其通式为：

其中M相同或不同，为氢或阳离子，其中阳离子所形成的盐是水溶性的，R相同或者不同、选自氢、C_1-4烷基或取代烷基，n为2-15。

通式(1)中n优选为2-12，更优选为4-11；M优选为氢、碱金属和/或碱土金属；R优选为氢。

本发明提供了上述聚环氧衣康酸的制备方法，包括：

(A)使式(2)的衣康酸与碱反应生成衣康酸盐，

R相同或者不同、选自氢、C_1-4烷基或取代烷基；

(B)使衣康酸盐催化环氧化得到环氧衣康酸盐；

(C)用氢氧化钙或其它碱性钙盐处理(B)步得到的环氧衣康酸盐，以形成本发明所述的聚环氧衣康酸；

其中(A)步为任选步聚。如果衣康酸盐市场有售，即可省去步骤(A)，而直接进行步骤(B)。

本发明的制备方法中的(A)步优选衣康酸水溶液与固体碱或碱的水溶液反应，其中所述的碱优选为氢氧化钠；(B)步的环氧化优选以过氧化氢作为环氧化剂、以钨酸钠、钨酸钠与钒酸铵的混合物或者钨酸钠与钼酸铵的混合物为催化剂，其中所述环氧化剂过氧化氢优选以水溶液的形式连续加入，在(B)步中优选用碱控制pH为3～6，所述碱优选为氢氧化钠；(C)步所述的碱性条件优选pH＝10～13，更优选用氢氧化钠调pH，(C)步的其它碱性钙盐优选为硫酸钙、碳酸钙或亚硫酸钙。

本发明的制备方法还可包括任选地的步骤(D)：用碱金属、铵或取代铵置换(C)步的聚环氧衣康酸中的钙，或者通过离子交换用氢置换(C)步的聚环氧衣康酸中的钙。

本发明制备方法中的步骤(A)中，反应温度优选不高于70℃；在步骤(B)中，反应温度优选为50～90℃，反应时间优选为2～4小时、更优选为2.5～3.5小时；在步骤(C)中反应温度优选为80～100℃，反应时间优选为2.5～8小时、更优选为3～6小时。

本发明制备方法中的步骤(A)中，衣康酸与碱的摩尔比优选为1∶0.40～1∶1、更优选为1∶0.40～1∶0.70；在步骤(B)中，环氧化催化剂与衣康酸盐的摩尔比为0.001∶1～0.1∶1、更优选0.005∶1～0.01∶1，衣康酸盐与过氧化氢的摩尔比1∶1.0～1∶2.0、更优选为1∶1.05～1∶1.3；在步骤(C)中，氢氧化钙或钙盐的用量与衣康酸的摩尔比优选为1∶0.05～1∶0.20、更优选为1∶0.75～1∶0.15。

本发明制备方法中，所用原料及催化剂优选先制成水溶液，然后再进行反应。

以未取代的衣康酸为例用化学式详细说明本发明的反应过程：

下面以未取代的衣康酸为例结合上式对本发明做进一步说明，但不因此而限制本发明。